RFID技术及其应用.ppt
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1、RFID技术及其应用,2,目录,一、RFID技术介绍 二、RFID技术在各领域的应用三、RFID技术面临的挑战及应对策略,3,一、RFID技术介绍,1.RFID的定义2.RFID技术发展历史及应用现状3.RFID技术在中国的发展4.RFID系统组成5.RFID技术的工作原理6.RFID系统的分类7.RFID技术与其他自动识别技术的比较8.RFID技术的优点,4,RFID的定义,RFID的英文全称是Radio Frequency Identification,射频识别,又称电子标签,无线射频识别。RFID射频识别是一种非接触式的自动识别技术,它通过射频信号自动识别目标对象并获取相关数据,识别工作
2、无须人工干预,可工作于各种恶劣环境,可识别高速运动物体并可同时识别多个标签,操作快捷方便。它广泛应用于物流管理、交通运输、医疗卫生、商品防伪、安全防护、管理与数据统计等领域,被公认为二十一世纪十大重要技术之一。从概念上来讲,RFID 类似于条码扫描,对于条码技术而言,它是将已编码的条形码附着于目标物并使用专用的扫描读写器利用光信号将信息由条形磁传送到扫描读写器;而RFID则使用专用的RFID读写器及专门的可附着于目标物的RFID单元,利用RF信号将信息由RFID单元传送至RFID读写器。,5,RFID技术发展历史及应用现状,RFID技术的起源归结为20世纪初期雷达技术的发展及应用。1948年H
3、arry Stockman发表的“Communication by means of reflected power”一文奠定了无线射频识别技术的理论基础,也拉开了RFID技术全面研究的序幕。20世纪50年代是RFID技术的初步探索阶段,以实验室内实验研究为主。20世纪60年代,RFID技术的理论研究取得了进步,开始了一些应用尝试。20世纪70年代,RFID技术与产品研发处于一个快速发展时期,很多科研院所和商业机构开始投入到RFID的研发中来。出现了一些最早的RFID商业应用。,6,20世纪80年代,RFID技术更加成熟。各种封闭独立的RFID系统应用开始逐步出现。20世纪90年代,RFID技
4、术发展更全面。RFID产品在门禁系统、防盗系统、航空行李识别、电子付费及运动计时方面都得到广泛的应用。随着RFID的广泛应用,为保证不同RFID设备及系统的相互兼容,RFID技术标准化问题越来越得到重视。这时,EPCglobal(全球电子产品码协会)应运而生,它是由UCC(北美统一码协会)和EAN(欧洲商品编码协会)共同发起组建,并专门负责制定RFID的标准。进入21世纪,RFID技术理论得到进一步丰富和完善,RFID产品种类变得更加丰富,被动型、主动型电子标签都得到发展,电子标签的成本也不断下降。而全球最大的零售商沃尔玛公司的一项“要求其前100家供应商从2005年1月起,向其配送中心发送货
5、盘和包装箱时使用RFID技术,2006年1月起在单件商品中使用该技术”的决议,再次把RFID技术推到了聚光灯下。,7,RFID技术兴起于二十世纪90年代,该技术在世界范围内广泛地应用于社会生活的各个领域,而在我国则起步较晚,与先进国家相比还存在较大的差距。目前,我国射频识别技术还处于研发阶段,存在技术水平不高,标准规范不完整等问题。同时,我国射频识别技术又拥有广阔的发展前景和巨大的市场潜力。为了跟上RFID技术的国际水平,2006年中国政府15个政府部门机构联合发布了中国RFID技术政策白皮书,确定了国内RFID技术发展的三个阶段。为适应我国社会经济发展对超高频RFID技术的应用需求,根据我国
6、无线电频率划分和产业发展情况,并与国际相关标准衔接,2007年5月我国制定并公布了800/900MHz频段RFID技术应用试行规定。引导中国的“电子标签”发展进入标准化、规范化的轨道。,RFID技术在中国的发展,8,RFID系统组成,一个简单的RFID系统有四部分组成:电子标签(Tag)阅读设备(Reader)天线(Antenna)应用系统,9,RFID系统组成,1.电子标签(Tag):由芯片、天线及载体组成,芯片其内存用来保存ID等特定信息。天线是用来接受和发送信息和指令。载体是用来安装和保护芯片和天线。每个RFID标签具有唯一的电子编码,附在物体上标识目标对象。,10,2.读写器也称阅读器
7、、询问器(reader,interrogator),是对RFID标签进行读/写操作的设备,读写器是RFID系统中最重要的基础设施,可设计为手持式或固定式。,RFID系统组成,11,3.天线(antenna)是RFID标签和读写器之间实现射频信号空间传播和建立无线通讯连接的设备。RFID系统中包括两类天线,一类是RFID标签上的天线,另一类是读写器天线,既可以内置于读写器中,也可以通过同轴电缆与读写器的射频输出端口相连。目前的天线产品多采用收发分离技术来实现发射和接收功能的集成。,RFID系统组成,12,RFID系统组成,4.应用系统 应用系统可运行应用软件,是对阅读器传输来的数据进行处理的装置
8、。在射频识别系统中,阅读器和电子标签的所有动作都由应用软件来控制。,13,RFID技术的工作原理,读写器通过天线把电磁波发射到空中,邻近的标签被电磁波激活;电磁波在标签上的天线中激励起高频电流,转换后推动标签的集成电路工作;被激活的标签会随即发射出载有标签资料的无线电波,这些微弱的无线电波最后再由读写器接收。读写器与电脑连接,对标签传回的资料进行处理或启动回应该资料的相关电脑程序。,14,RFID系统的分类,按照不同的分类方法,RFID系统有不同的分类。1.根据系统工作的频率不同,RFID系统可以分为低频(Low Frequency,LF,30300KHz)、高频(High Frequency
9、,HF,330MHz)、超高频(Ultra High Frequency,UHF,3001000MHz)以及微波(Micro Wave,MW,2.45GHz,5.8GHz)系统。如图所示为RFID系统工作频谱图。,15,16,2.根据RFID系统工作机理不同,可以将RFID系统分为电磁耦合和电感耦合。电磁耦合与电感耦合的差别在于电磁耦合方式中阅读器将射频能量以电磁波的形式发送出去;在电感耦合方式中,阅读器将射频能量束缚在阅读器电感线圈的周围,通过交变闭合的线圈磁场,沟通阅读器线圈与射频标签线圈之间的射频通道,没有向空间辐射电磁能量。,N,S,标签,读写器,读写器,标签,远距离电磁耦合,近距离电
10、感耦合,17,3.根据RFID系统标签有无电源的不同,可以将RFID系统分为被动型、主动型。被动型标签内部没有电池,标签通过耦合读写器发射的电磁波的能量来工作。它的重量轻,体积小,成本低,使用寿命很长。但它的识别距离较小,而且需要比较大的发射功率的读写器。主动型系统的标签内部装有电池,标签通过电池供电主动发射信号,识别距离较长,但标签的成本较高,体积比较大,同时它的寿命限制于电池的寿命。,18,RFID技术与其他自动识别技术的比较,目前广泛应用的自动识别技术主要包括摄像、条码、磁卡、IC、射频等,这些识别技术都有各自的优缺点及适于应用的场合。下表显示了几种识别技术的区别:,19,RFID技术的
11、优点,二、RFID技术在各领域的应用,交通领域医疗领域防伪技术领域物流领域安全防护领域管理与数据统计领域,1、在交通领域的应用,路桥电子收费管理系统海关车辆自动核放系统智能停车场管理系统火车车厢与货运集装箱识别,路桥电子收费管理系统,当车辆通过路桥车道并进入车道天线的通讯区域时,安装在车辆内的电子标签立即将车辆信息、行车记录信息等信息向车道天线发送,车道天线接收到信息后通过交易控制器把信息传送给车道控制机,信息经车道控制机处理后,再将当前行车记录等信息逆向传给车道天线,最后写入该车的电子标签。这样,每个收费站都可以通过获取车辆的行车记录来计算出应收通行费,然后通过收费网络在该车车主开设的银行帐
12、号进行扣帐,实现自动收费。,当车辆或集装箱车进入通道,被入口感应圈检测到时,将激活读写器,读写器在7-10米的距离和0.5秒内读取汽车挡风玻璃上的电子标签,对车辆的合法身份进行有效性检验。车外读写设备一般与车辆信息管理系统连网工作,可通过车辆信息管理系统实时地交换信息。必要时可发出指令,禁止该车通行。车外读写设备也可以不联网脱机工作,读取车辆电子标签信息,并利用存在机内的黑名单进行对比,采取必要的措施。当离开监测区,出口感应圈检测到车辆时,清除电子车辆显示器(选件)上的内容,关闭自动栏杆(选件),将出入车辆数据提交到信息管理系统。,海关车辆自动核放系统,智能停车场管理系统,当该车辆驶入/出门禁
13、天线通信区时,天线以微波通讯的方式与电子识别卡进行双向数据交换,从电子车卡上读取车辆的相关信息,在司机卡上读取司机的相关信息,自动识别电子车卡和司机卡并判断车卡是否有效和司机卡的合法性,车道控制电脑显示与该电子车卡和司机卡一一对应的车牌号码及驾驶员等资料信息;车道控制电脑自动将通过时间、车辆和驾驶员的有关信息存入数据库中,车道控制电脑根据读到的数据进行判断如下:正常卡:当读到的车牌号和司机卡都是合法的,活动门自动打开,车辆离开后,活动门自动关闭;未授权卡:当读到的车卡或司机卡是未授权的,系统报警并抓拍保存图片,活动门闸不开启;无卡车:当车辆触发线圈2时,系统没有读到车卡和司机卡时,系统判定为无
14、卡车,系统报警并抓拍保存图片,活动门不开启;非法卡:非本单位卡片,虽被读卡器读出数据,但不是本单位,系统报警并抓拍保存图片,活动门不开启。,火车车厢识别,在火车运营中使用 RFID 系统有个很大的优势在于火车是按既定路线运行。所以肯定要通过设定的读写器的地点。通过读到的数据,能够得到火车的身份、监控火车的完整性,以防止遗漏在铁轨上的车厢发生撞车事故,同时在车站能将车厢重新编组。射频卡一般安在车厢顶边,读写器安在铁路沿线,就可得到火车的实时信息及车厢内装的物品信息。,将记录有集装箱号、箱型、货物种类、数量等数据的标签安装在集装箱上,在经过安装有识别设备的公路、铁路的出入口、码头的检查门时,RFI
15、D标签自动感应后将相应的数据返回阅读器,从而将标签上保存的信息传输到EDI系统,实现了集装箱的动态跟踪与管理,提高了集装箱运输的效率和信息的共享。这种系统一般使用被动式RFID技术,在集装箱码头应用较多。通过这种系统不仅加快了车辆进港提箱的速度,而且对车辆提箱进行了严密的管理,并减少了人为因素造成的差错。,货运集装箱识别,29,2、在医疗领域的应用,病人管理,新生儿安全管理:当婴儿出生时,将一个RFID标签粘贴在一个柔软的纤维带上,通过固定器缠绕在婴儿前臂或脚上。婴儿的健康记录、出生日期、时间及父母姓名等信息被输入安装在中心服务器上的系统,接着员工采用一台RFID阅读器读取分配给该婴儿的ID码
16、,将ID码与存储在软件里的数据相对应。如果有婴儿靠近出口或有人企图移去婴儿安全带时,系统会发送警报。病患者动向追踪:对于老年失智或有疑似传染病的病患者,需要随时照看并掌握其行踪,将读取器设置在病房、大楼出入口与医院大门附近,一旦病患者脱离活动范围,身上所佩戴的标签便会发出警示讯号,主动通知护理站。,婴儿管理图示,药品管理,用药安全:医院一直以来都要以最严谨的态度面对用药安全,为防止药品错发,要求必须做到“三读五对”,应用RFID电子标签贴于药瓶上,领药时借助手持式RFID读取器,识别领药人员身份,调取药品信息、辨识领取药品正确性,保障用药安全。药品盘点:将药品的出厂单位、日期、药物类别等信息存
17、入RFID标签,然后在药品包装盒贴上RFID标签,盘点时通过手持式RFID读取器对药品标签进行信息读取。可以有效查看药品是否过期以及检查药品库存数量。,实验室样本管理,生物研究实验室现采用RFID系统对高危险性物质及珍贵材料进行追踪,减少手工处理这些物质的需求。实验室安装的阅读器对工作人员进行身份识别,只有授权的人才能进入。每个样本试管上粘贴RFID标签并存放在存储柜里,存储柜也配置一个RFID标签,存储柜标签的ID与柜内样本试管标签的ID一一对应。当试管被取出时,阅读器读取存储柜和样本试管标签的ID码,记录取走物品者的身份和时间。当样本放回存储柜时,再次被阅读器读取数据并发送物品已返回冷藏室
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